淺談新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的應用

陳厚涵

（中國人民解放軍軍事交通學院 300161）

淺談新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的應用

陳厚涵

（中國人民解放軍軍事交通學院 300161）

機械設(shè)計理論屬于我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及服務業(yè)的重要組成部分，其應用極為廣泛，但目前關(guān)于機械設(shè)計理論解決實際問題方面還存在很大的不足。基于此，對機械設(shè)計理論研究在實際工程的應用進行研究意義重大。本文主要針對新型機械設(shè)計理論在汽車工程方向的應用進行研究。文中首先分對新型機械設(shè)計理論進行概述，在此基礎(chǔ)上，分析了新型機械設(shè)計理論在汽車工程方面的應用。希望通過本文研究，為相關(guān)人員進行機械設(shè)計理論研究提供借鑒。

機械設(shè)計理論；新型；汽車工程

1 前言

機械設(shè)計理論作為機械工程的一級學科下屬的二級學科，是研究機械科學中具有共性基礎(chǔ)理論以及設(shè)計方法的學科，主要分析并綜合定量描述機械的功能。機械設(shè)計理論主要對各種機械、機構(gòu)以及零件進行研究，同時涉及了機械學科、仿生學、電子學等多種學科。機械設(shè)計理論屬于我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及服務業(yè)的重要組成部分，其應用極為廣泛，但目前關(guān)于機械設(shè)計理論解決實際問題方面還存在很大的不足?；诖耍瑢C械設(shè)計理論研究在實際工程的應用進行研究意義重大。希望通過本文研究，為相關(guān)人員進行機械設(shè)計理論研究提供借鑒。

2 新型機械設(shè)計理論概述

近年來，我國科技迅猛發(fā)展，機械設(shè)計理論也不斷完善，尤其是基于機械設(shè)計理論的研究極為多?？偟膩碇v，機械設(shè)計理論的研究主要有以下幾個方面：現(xiàn)代設(shè)計理論與方法；機械創(chuàng)新的設(shè)計與方法、機械系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計與仿真、優(yōu)化、新型傳動理論設(shè)計、機器人機構(gòu)及控制與仿真等在機械設(shè)計中的應用；機械創(chuàng)新設(shè)計與檢測技術(shù)；基于機械創(chuàng)新的設(shè)計與檢測技術(shù)的有限元計算分析、機械振動與噪聲測試與分析等。

關(guān)于機械設(shè)計理論在汽車工程的研究，主要側(cè)重于兩個方面，即：汽車工程技術(shù)方面；汽車工程實際操作方面。汽車工業(yè)是一個國家制造業(yè)的代表，其與國家制造業(yè)水平密切相關(guān)。從某種程度講，汽車工業(yè)既是最為廣泛的工業(yè)，也是最新技術(shù)的最大載體。譬如某些航空、航天領(lǐng)域的高新技術(shù)只有通過汽車工程工業(yè)才可以向規(guī)模型產(chǎn)業(yè)進行更好轉(zhuǎn)化，這表明新型機械設(shè)計理論以及基本原理與汽車工程工業(yè)密切相關(guān)。在具體實踐中，研究汽車工程離不開研究汽車工程技術(shù)，也離不開實際操作。實際上，實際操作的研究同機械設(shè)計基本原理密切相關(guān)，甚至基于某些實際操作，譬如汽車噪聲、振動等等與機械設(shè)計理論密切相關(guān)。

3 新型機械設(shè)計理論在汽車工程中的應用

3.1 基于汽車工程噪聲、振動方面的應用

進行汽車舒適性評價的重要指標為NVH分析，這與汽車產(chǎn)品市場形象密切相關(guān)。NVH的最主要來源則是基于空氣傳播產(chǎn)生的噪聲以及通過發(fā)動機架產(chǎn)生的噪聲兩部分。通過NVH這種新型機械設(shè)計理論，既有利于振動頻率的匹配，同時還可以消除振動過程中產(chǎn)生的耦合現(xiàn)象。因此，NVH可以極大改善產(chǎn)品的振動特性，還可以盡可能減少汽車的噪聲以及振動。通過NVH分析，可以提前獲得新開發(fā)車型的性能指標，還可以對設(shè)計以及制造各個環(huán)節(jié)進行更加好的完善以及優(yōu)化。因此，從設(shè)計成本以及開發(fā)周期考慮，NVH分析都為設(shè)計新型車型提供了更加好的保障措施。

譬如某車型后橋，以43km/h勻速直線工況條件下存在極大的噪聲，通過NVH分析可知，噪聲大的主要原因在于后橋本身，通過分析后橋內(nèi)部激勵源，發(fā)現(xiàn)后橋主減速器齒輪嚙合會產(chǎn)生極大的振動沖擊，當傳輸給橋殼時，則會產(chǎn)生極強的輻射噪聲。通過NVH分析，用1N的主減速器齒輪圓周力計算獲得軸承荷載，這種模式不需要求出實際的噪聲輻射，但不影響最后優(yōu)化，省去了復雜的軟件分析，也避免了模型中出現(xiàn)的誤差。因此從設(shè)計成本以及開發(fā)周期考慮，NVH分析都為設(shè)計新型車型提供了更加好的保障措施。

3.2 基于汽車結(jié)構(gòu)強度以及模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的應用

車身屬于車的重要組成成分，因此，車身必須具有較好的強度用于確保車的壽命，并要有足夠的靜剛度來確保車的裝備以及使用要求?；跈C械創(chuàng)新設(shè)計以及見檢測技術(shù)中的機械創(chuàng)有限元分析方法可以很好的滿足車身的設(shè)計要求，其應用主要表現(xiàn)在：

（1）在汽車設(shè)計中，對于結(jié)構(gòu)件、主要機械零件的強度、剛度以及穩(wěn)定性進行分析；

（2）在汽車結(jié)構(gòu)分析中，一般采用有限元分析法對各構(gòu)件進行模態(tài)分析，此外還可以在計算機上對各構(gòu)件的振動模態(tài)進行清晰觀看，這便為結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計提供了方便。

4 結(jié)論

針對目前新型機械設(shè)計理論在實際工作中研究較少的缺陷，本文對新型機械設(shè)計理論在汽車工程中的應用進行分析。文章型機械設(shè)計理論進行概述，在此基礎(chǔ)上，分析了新型機械設(shè)計理論在汽車工程方面的應用。新型機械設(shè)計理論在工程中的應用主要有兩個方面，即：汽車工程噪聲、振動方面以及汽車結(jié)構(gòu)強度以及模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過新型機械設(shè)計理論NVH分析方法，成功降低了汽車的噪聲以及振動；基于有限元分析法的應用，成功優(yōu)化了汽車車身的設(shè)計水平，優(yōu)化了汽車的結(jié)構(gòu)強度，降低生產(chǎn)成本與時間。

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U469.7

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1004-7344（2016）26-0312-01

2016-8-28